METODELOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "METODELOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika"

Yulia Hadiman
6 tahun lalu
Tontonan:

1 38 III. METODELOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika Sentosa Tbk., yang berlokasi di Wisma Indah Kiat, Jl. Raya Serpong km 8 Tanggerang. Adapun penelitian ini dilakukan selama satu bulan dengan range waktu mulai dari 03 Maret 03 April B. Tahapan Peneltitian Cara yang dilakukan dalam penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan yaitu: 1. Studi literatur Pada penelitian ini dilakukan studi literatur mengenai sistem kogenerasi pada PLTG, proses skematik PLTG, komponen-komponen PLTG, siklus kerja turbin gas dan HRSG, serta analisis termal energi dan eksergi. 2. Survei lokasi Survei lokasi dilakukan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika Sentosa Tbk, yang berlokasi di Wisma Indah Kiat, Jl. Raya Serpong km 8 Tanggerang. 3. Pengumpulan data Pengumpulan data dilakukan berdasarkan log sheet atau rekaman data

2 39 yang ada di perusaahaan dalam kurun waktu tertentu. Data yang dimaksud diantaranya tentang laju aliran massa bahan bakar, daya pembangkitan listrik dan uap, temperatur pada setiap state dan data lainnya yang diperlukan dalam penyusunan laporan ini. 4. Analisa data Data-data dari hasil pengamatan selanjutnya akan digunakan sebagai dasar untuk melakukan analisis terhadap kesetimbangan energi dan eksergi maksimum yang dapat dibangkitkan oleh sistem kogenerasi. Selanjutnya mengidentifikasi letak eksergi terbuang (losses) pada sistem, menghitung besar destruksi dan kehilangan eksergi, serta nilai efisiensi termal dan efisisensi eksergetik pada sistem kogenerasi PLTG ini. 5. Penulisan laporan. Penulisan laporan adalah tahap akhir dari penelitian ini. C. Prosedur Pengolahan Data Adapun langkah-langkah pengelohan data dalam penelitian ini dibagi menjadi dua bagian yaitu: a. Analisa Energi b. Analisa Eksergi a. Analisa Energi 1. Menghitung efisiensi keluaran listrik Efisiensi keluaran listrik dapat dihitung dengan menggunakan rumus: ɳ e = ( E c /E f ) x 100% (3.1)

40 2. Kapasitas energi termal Kapasitas energi termal dapat dihitung dengan menggunakan rumus: E tr = x h @Tc (3.2) 3.

3 40 2. Kapasitas energi termal Kapasitas energi termal dapat dihitung dengan menggunakan rumus: E tr = x (3.2) 3. Efisiensi kogenerasi Efisiensi kogenerasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus: ɳ co = ( E c / E tr )/E f + E su (3.3) 4. Kesetimbangan energi Kesetimbangan energi sistem dinyatakan dengan sankey diagram. c. Analisa eksergi 1. Deskripsi sistem Skematik insatalasi pembangkit Kogenerasi PLTG PT. Dian Swastatika Sentosa dan kondisi operasinya ditunjukkan pada gambar berikut ini. Ket: : Gas : Water : Steam Gambar 3.1. Skematik insatalasi pembangkit Kogenerasi PLTG PT. Dian Swastatika Sentosa

4 41 2. Laju massa bahan bakar, udara dan gas Laju massa bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan rumus (Lindeburg, 2002): = (3.4) Laju massa udara dapat dihitung dengan menggunakan rasio udara terhadap bahan bakar AFR dengan menggunakan persamaan stoikhiometrik jumlah udara berikut (Cangel, 2006) : + ( + 3,76 ) + + (3.5) Dengan demikian, laju massa gas hasil pembakaran dapat dihitung dengan persamaan berikut: ud = x bb (3.6) g = bb + ud (3.7) 3. Menghitung kerja setiap komponen Kerja dari setiap komponen dijabarkan sebagai berikut (Cangel, 2006): a. Kompresor ( Comp) comp = ud ( h 2 h 1 ) (3.8) b. Turbin gas ( GT) GT = g ( h 4 h 5 ) (3.9) c. Pompa ( pump ) pump = w ( h 9 h 8 ) (3.10)

5 42 4. Menghitung eksergi Perhitungan eksergi meliputi perhitungan eksergi fisik ( PH ) dan eksergi kimia ( CH ) dari masing-masing state atau keadaan. a. Eksergi fisik ( PH ) dari masing-masing state, digunakan persamaan (Bejan, 1996): = g [( h k h 0 ) T 0 ( s k s 0 R ln )] (3.11) = g ( h k h 0 ) T 0 ( s k s 0 ) (3.12) Persamaan (3.11) digunakan untuk menghitung eksergi dengan fluida berupa gas, sedangkan persamaan (3.12) digunakan untuk menghitung eksergi berupa fluida air dan uap. Dimana k adalah eksergi dengan state k dengan satuan kj/s atau kw, h k entalpi pada state k dengan satuan (kj/kg), h 0 adalah entalpi pada temperatur lingkungan, S k adalah entropi spesifik gas pada state k dengan satuan kj/kg.k, s 0 adalah entropi spesifik udara pada temperatur lingkungan, R adalah konstanta gas dengan nilai sebesar 0,287 kj/kg.k, p k adalah tekanan pada state k, p o adalah tekanan udara lingkungan, dan T 0 adalah temperatur lingkungan. b. Eksergi kimia ( CH ) dari masing-masing state, digunakan persamaan (Bejan, 1996): =,. (3.13) dimana, = + ln

6 43 Eksergi kimia, dalam aplikasinya digunakan untuk menghitung besar eksergi pada bahan bakar dan produk pembakaran. Berdasarkan persamaaan diatas, diketahui bahwa, merupakan laju aliran massa bahan bakar atau produk pembakaran, merupakan fraksi mol gas k dan merupakan eksergi kimia standar suatu gas. Tabel 3.1 Eksergi dari masing-masing state State 1 Udara Komponen Eksergi (E PH ) Eksergi (E CH ) Eksergi 2 Udara bertekanan 3 Metana 4 Gas Inlet Turbin 5 Gas Exhaust Turbin 6 Gas Exhaust HRSG 7 Gas Exhaust Ekonomizer 8 Feedwater 9 Feedwater bertekanan 10 High temp. Feedwater 11 Steam 12 Condensate water Tabel 3.2 Eksergi fuel dan eksergi produk setiap komponen Komponen Model Eksergi fuel Eksergi produk Kompresor + 1 2

7 44 Combustion chamber Turbin gas GT - HRSG Ekonomizer Pompa ( Pump + 8) x 2 9

8 45 5. Menghitung destruksi dan rasio destruksi eksergi Destruksi eksergi atau eksergi yang dimusnahkan ( ) dapat dihitung dari selisih dari selisih eksergi bahan bakar ( ) dengan eksergi produk ( ). = (3.14) Dengan demikian, rasio pemusnahan eksergi terhadap eksergi bahan bakar,rasio pemusnahan eksergi perkomponen dapat ditabelkan sebagai berikut : Tabel 3.3 Eksergi yang dimusnahkan atau destruksi eksergi dari masingmasing komponen sistem Komponen Kompresor Combustion chamber Turbin gas HRSG Ekonomizer Pompa Destruksi Eksergi ( ) Rate (%) (%) () 6. Menghitung efisiensi eksergetik sistem Efisiensi eksergi dapat dihitung dari perbandingan antara eksergi bahan bakar (fuel) dengan eksergi produk. Dengan demikian untuk sistem diatas efisiensi eksergetik dapat dihitung berdasarkan persamaan (Bejan, 1996) : = (3.15)

9 46 7. Analisa perhitungan menggunakan EES software Dalam menganalisa termodinamika menggunakan EES (Engineering Equation Software), adalah menenentukan terlebih dahulu fluida kerja yang bekerja pada sistem. Kemudian menuliskan algoritma program secara detail dan berurutan sesuai kode program yang berlaku. Setelah menyelesaikan perhitungan secara manual, selanjutnya membandingkan hasil perhitungan dengan hasil simulasi perhitungan dengan menggunakan software EES. Tabel 3.4 Perbandingan hasil perhitungan Parameter Kerja Kompresor Kerja Turbin Gas Pompa Kompresor Combustion Chamber Turbin Gas HRSG Ekonomizer Pompa Kompresor Combustion Chamber Turbin Gas Metode Perhitungan Manual EES Software Kerja Tiap Komponen Eksergi E fuel E prod E fuel E prod Destruksi eksergi (E D ) Unit

10 47 HRSG Ekonomizer Pompa Efisiensi Eksergi Tiap Komponen Kompresor % Combustion Chamber % Turbin Gas % HRSG % Ekonomizer % Pompa % Efisiensi Eksergi Sistem %

11 48 D. Diagram Alir Metodelogi Penelitian Mulai Masukkan variable input P, T, Menghitung,, Menghitung entalpi (h) dan entropi (s) pada setiap state Menghitung kerja pada Kompresor, Turbin gas, dan Pompa Menghitung eksergi setiap state Menghitung destruksi atau pemusnahan eksergi tiap komponen Menghitung rasio pemusnahan eksergi terhadap bahan bakar, dan rasio pemusnahan eksergi tiap komponen Menghitung efisiensi eksergetik tiap komponen Menghitung efisiensi eksergetik seluruh sistem Membuat simulasi program perhitungan eksergi dengan software Engineering Equation Solver (EES) Simpulan dan Saran Selesai

dokumen-dokumen yang mirip

METODELOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika

METODELOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika III. METODELOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika Sentosa Tbk., yang berlokasi di Wisma Indah Kiat, Jl. Raya Serpong Km 8